Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndan (NREL) bir araştırma ekibi, lityum iyon pillerin yangın sorununu çözmek için yeni bir yöntem önerdi. Cevabın anahtarı sıcaklığa duyarlı akım toplayıcıda olabilir.

Amerikalı bilim adamları, polimer akım toplayıcılarının yangınları önleyebileceğini ve enerji depolama pili yangın tehlikelerini iyileştirebileceğini öne sürdüler.

Bir çivi bir lityum iyon pil hücresini delerse ne olur? Bu süreci gözlemleyen araştırmacılar, lityum iyon pillerle ilişkili doğal yangın tehlikelerine karşı koyabilecek polimer bazlı bir yöntem geliştirdiklerini iddia ediyorlar.

ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), NASA (NASA), Londra Üniversitesi Koleji, Didcot’un Faraday Enstitüsü, Londra Ulusal Fizik Laboratuvarı ve Fransa’nın Avrupa Synchrotron’undan bilim adamları, çivi silindirik bir “18650 pile” (18x65mm) çakılacak. Boyut) otomotiv uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Araştırmacılar, elektrikli araç (EV) pillerinin bir çarpışmada dayanması gereken mekanik stresi yeniden üretmeye çalışıyorlar.

Çivi, pilin içinde kısa devre yaparak sıcaklığının yükselmesine neden olur. Çivi pili deldiğinde pilin içinde ne olduğunu daha ayrıntılı incelemek için araştırmacılar, olayı saniyede 2000 kare hızında yakalamak için yüksek hızlı bir X-ray kamerası kullandılar.

NREL’de görevli bilim insanı Donal Finegan şunları söyledi: “Pil bozulduğunda çok hızlı bir şekilde bozulur, bu nedenle tamamen bozulmadan alevler tarafından yutulabilir ve birkaç saniye içinde tamamen yok olabilir. Hız çok hızlı, çok hızlı. Bu iki saniyede ne olduğunu anlamak zor. Ancak ne olduğunu anlamak da çok önemli çünkü bu iki saniyenin yönetimi pil güvenliğini artırmada önemli bir faktör.”

İşaretlenmeden bırakılırsa, termal kaçaktan kaynaklanan pil sıcaklığı artışının 800 santigrat dereceyi aştığı kanıtlanmıştır.

Pil hücreleri, alüminyum ve bakır akım toplayıcıları içerir. Araştırma ekibi, aynı rolü oynamak için alüminyum kaplı polimerler kullandı ve mevcut kolektörlerinin yüksek sıcaklıklarda büzüştüğünü ve akımın akışını hemen durdurduğunu gözlemledi. Kısa devre ısısı polimerin büzülmesine neden olur ve reaksiyon çivi ile negatif elektrot arasında fiziksel bir bariyer oluşturarak kısa devreyi durdurur.

Deney sırasında, çivi delinirse, polimer akım toplayıcısı olmayan tüm piller patlayacaktır. Buna karşılık, polimer yüklü pillerin hiçbiri bu davranışı sergilemedi.

Finegan, “Pilin feci arızası çok nadirdir, ancak bu olduğunda çok fazla hasara neden olabilir. Sadece ilgili personelin güvenliği ve sağlığı için değil, bir firma için de geçerlidir.”

Amerikalı bilim adamları, polimer akım toplayıcılarının yangınları önleyebileceğini ve enerji depolama pili yangın tehlikelerini iyileştirebileceğini öne sürdüler.

Pil hücrelerini entegre eden şirketi göz önünde bulunduran NREL, yüzlerce lityum iyon pil kötüye kullanım testinden yüzlerce radyolojik video ve sıcaklık veri noktası içeren pil arızası veritabanına işaret etti.

Finegan, “Küçük üreticilerin pilleri son beş ila altı yılda sahip olduğumuz bu kadar titiz bir şekilde test etmek için her zaman zaman ve kaynakları olmuyor” dedi.

Rus araştırmacılar da yakın zamanda pil yangınlarını önlemek için polimer kullanma fikrini geliştirdiler. Petersburg Üniversitesi Elektrokimya Bölümü’nden Profesör Oleg Levin ve meslektaşları, polimerleri kullanmak için bir yöntem geliştirdiler ve bir patent başvurusunda bulundular. Bu polimerin iletkenliği, ısı veya voltajdaki değişikliklerle değişir. Ekip bu yöntemi “kimyasal fünye” olarak adlandırdı.

Mikro-lityum pil grubuna göre, şu anda, Rus bilim adamlarının bu polimeri, yalnızca lityum demir fosfat (LFP) piller için uygundur, çünkü farklı katot bileşenleri farklı voltaj seviyelerinde çalışır. LFP piller için 3.2V’dir. Rakip nikel-manganez-kobalt (NMC) katotları, NMC pil tipine bağlı olarak 3.7V ile 4.2V arasında çalışma voltajlarına sahiptir.